Processamento de imagem

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Exercício 1:

O processamento e análise de imagens digitais emprega uma ampla gama de dispositivos (hardwares), ferramentas computacionais (softwares) e fundamentos teóricos que se constituem, basicamente, em um conjunto de etapas capazes de produzir um resultado a partir do que convencionamos chamar de domínio do problema. O domínio do problema é, portanto, o ponto de partida para a especificação de cada etapa do processamento e análise de imagens em particular. Por outro lado, apesar do termo "imagem" sugerir que o domínio do problema esteja restrito à imagens visuais, com frequência esse conjunto de etapas pode envolver a manipulação de imagens oriundas das mais diversas fontes geradoras, além da radiação visível, como fontes de radiação eletromagnética não visíveis, imagens baseadas em energias acústicas (e.g. ultrasom), eletrônicas e mesmo sintetizadas a partir de simulações com modelos matemáticos (e.g. difusão de calor na superfície de uma chapa metálica). Considere, agora, o problema de se determinar o número de leucócitos basófilos presentes em uma imagem digitalizada da amostra de sangue de um paciente. Avalie as afirmações abaixo e assinale a alternativa certa.

1. No caso considerado, o domínio do problema é a amostra de sangue.
2. No caso considerado, o domínio do problema é a imagem obtida da amostra de sangue.
3. Os principais dispositivos para a aquisição da imagem no problema descrito podem ser câmeras de vídeo (analógicas ou digitais), tomógrafos médicos e  satélites.
4. As principais etapas que constituem o processamento e análise de imagens digitais a partir de um problema de domínio inespecífico são: aquisição, segmentação, pré­processamento, extração de atributos (descrição) e reconhecimento (interpretação).

A ­ Todas são corretas B ­ Todas são falsas

C ­  Apenas uma afirmativa é falsa

D ­ Apenas uma afirmativa é correta E ­  A afirmativa IV é correta

O aluno respondeu e acertou.  Alternativa(D)

Comentários:

D ­ No caso considerado, o domínio do problema é a imagem obtida da amostra de sangue.

Exercício 2:

Grosso modo, podemos fazer um paralelo entre a visão humana e a visão computacional, ou visão de máquina, comparando as funções de cada elemento nos dois sistemas. Por exemplo, o diafragma de uma câmera de vídeo corresponde, funcionalmente, à íris do olho humano, enquanto que um filme fotográfico, um sensor CCD (carge­coupled device) ou CMOS (complementary metal­oxide­semiconductor) corresponde às funções da retina. Comparando­se, desta forma o sistema visual da máquina com a visão humana, respeitando as limitações de tal analogia, avalie as afirmativas abaixo e assinale a alternativa certa.

1. Diferentemente dos sensores CCD e CMOS, o filme fotográfico é mais apropriadamente relacionado com o sistema de visão humana pela combinação de retina e memória.
2. Enquanto que o sistema visual humano é extremamente flexível, capaz de se adaptar a diferentes condições de trabalho, o sistema visual da máquina é notavelmente inflexível, apresentando bom desempenho somente na tarefa para a qual foi projetado.
3. O sistema visual humano apenas percebe variações de brilho em escala logarítmica, sendo a interpretação subjetiva de brilho dependente da área ao redor do objeto considerado. Já o sensor de máquina pode perceber brilho em escala linear ou logarítmica.
4. Diferentemente do sistema de visão artificial, a visão humana é limitada à faixa de luz visível do espectro de ondas eletromagnéticas (300 nm a 700 nm).

A ­ Todas são corretas B ­ Todas são falsas

C ­ Apenas uma afirmativa é falsa

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Exercício 3:[pic 7]

Embora ainda haja alguma controvérsia a respeito da maior ou menor eficiência entre sensores CCD e CMOS, no atual estágio tecnológico em que nos encontramos, ambos apresentam vantagens e desvantagem que dependem do domínio do problema em que se aplicam. Assinale a alternativa que melhor descreve a principal diferença entre os dois tipos de sensores, a despeito de suas vantagens ou desvantagem em usos específicos.

A ­ O CCD foi inventado nos laboratórios da Bell, Nova Jersey, EUA, em 1970 pelos físicos Willard Boyle e George Smith, que ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2009 por sua inveção. Já o CMOS foi inventado por Eric Fossum e colaboradores, em 1993, para o Jet Propulsion Laboratory, da NASA, para servir às novas gerações de câmeras a bordo de sondas espaciais e satélites artificiais. Por ser mais antigo, o CCD tornou­se obsoleto, sendo substituído pelos CMOS na grande maioria das câmeras e filmadoras digitais.

B ­ A diferença é principalmente na tecnologia empregada, ao ponto de um grande fabricante de sensores afirmar que "Comparar CCD com CMOS é como comparar maçãs com laranjas: ambas podem ser boas para você.” Ambas convertem fotons (partículas de luz) em corrente elétrica. Enquanto que no CCD a carga é transportada sequencialmente através da matriz até um conversor analógico­digital fora do sensor, nos dispositivos CMOS há vários transistores em cada pixel que fazem sua própria leitura e conversão transmitindo o sinal da imagem em paralelo para fora do sensor.

C ­ A diferença é principalmente na tecnologia empregada, ao ponto de um grande fabricante de sensores afirmar que "Comparar CCD com CMOS é como comparar maçãs com laranjas: ambas podem ser boas para você.” Ambas convertem fotons (partículas de luz) em corrente elétrica. Enquanto que no CCD há vários transistores em cada pixel que fazem sua própria leitura e conversão transmitindo o sinal da imagem em paralelo para fora do sensor, nos dispositivos CMOS a carga é transportada sequencialmente através da matriz até um conversor analógico­digital fora do sensor.

D ­ A diferença é principalmente no consumo de energia de cada dispositivo. Os CMOS são melhores porque consomem menos energia do que os CCDs. Uma outra diferença marcante refere­se ao ruído que cada dispositivo produz. Nos CCD, a transferência de carga através da matriz de pixel implica em um aumento exponencial do ruído, ou seja, quanto mais pixels mais ruidoso é o dispositivo. Já no CMOS quase não há ruído, pois as cargas acumuladas em cada pixel, já convertida em sinal binário, são tranferidas em paralelo para fora do mesmo. Novamente, isso torna os CMOS muito mais vantajosos do que os CCDs.

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